圖像質量分析
在獲得的128波段HyMap數據中，有4個波段(437φ，881φ，1618φ，1631φ)因儀器原因失效，未收集到數據。可用數據實際上只有124波段數據。而這四個壞帶中基本沒有礦物的特征光譜，對礦化蝕變信息提取和礦物填圖影響不大。
通過目視檢查和統計分析，發現124波段影像數據質量較好。其中1396φ(圖4-2-2(a))和1411φ(圖4-2-2(b))位於大氣水帶的吸收波長，基本反映了大氣水汽的特征，地物的圖像幾乎看不見或模糊不清。而這兩個波段可以用來提取大氣水汽含量，為大氣校正提供依據。其余的122波段地物影像非常清晰，如圖4-2-2(c)所示。
4.2.2.2數據的信噪比分析
信噪比是成像光譜中最重要的指標之壹。由於成像光譜主要是根據重建光譜的細微特征來區分和識別地物，因此信噪比直接影響巖礦地質體光譜特征的提取和應用效果。分析信噪比的方法有很多:理論計算、仿真分析和統計分析。HyMap數據的信噪比分析采用統計分析方法。統計分析只使用122波段數據(不包括壞波段和噪聲極低的波段數量)。根據這122波段的原始數據和地面同步定標產生的反射率數據，進行信噪比統計，對選取的黃土地進行統計分析，地表均勻分布，範圍為10×10像素。圖4-2-3是HyMap數據在可見光、近紅外和短波紅外波段的信噪比曲線。從圖中可以看出，原始數據的信噪比在80 ~ 140之間，可見光中的平均信噪比在120左右，而短波紅外中的信噪比較低，在70 ~ 100之間，平均值為85。這也可以用這樣壹個事實來解釋，即每個波段紅外範圍內的暗電流(圖4-2-5(b))比可見光波段的暗電流(圖4-2-5(a))高近6倍。在400 ~ 2500 φ波長下，校正後的反射率數據的信噪比曲線(Ref)高於原始數據的信噪比曲線(DN)，尤其是在可見光波長下，為40 ~ 60 φ，在短波紅外下兩條曲線基本壹致。
表4-2-1 HyMap成像光譜儀波段和波長校準參數表
繼續的
圖4-2-2實驗區HyMap影像質量對比
4.2.2.3數據的穩定性分析
對已知校準燈的光譜輻照度響應值的最大值、最小值、平均值和方差進行統計分析，可以反映儀器響應數據的穩定性。圖4-2-4顯示了HyMap校準燈在飛行波段的光譜響應數據的最大值、最小值、平均值和方差曲線。從圖中可以看出，定標燈光譜響應值的最大值、最小值和標準差曲線與均值曲線幾乎重合，說明成像光譜儀在線飛行獲得的地物光譜信息數據漂移小，穩定可靠。在線飛行檢測的噪聲(暗電流)曲線數據值較小，偏差很小(圖4-2-5)。結合16 bit (0.65536)的數據量化值大動態範圍，表面反射率最大時無信號飽和等特點。，也說明獲得的數據是穩定可靠的。
圖4-2-3實驗區HyMap成像光譜數據信噪比曲線
圖4-2-4 hy map在線飛行對準校準燈對應曲線
圖中曲線自上而下的排列順序對應右側文字自上而下的解釋順序。
4.2.2.4數據的MNF分析
圖4-2-5 hy map在480nm和2200nm波長下的暗電流曲線
最小噪聲分離法MNF(mini？μm噪聲分數)是壹種正交變換，類似於多光譜遙感數據的主成分分析(PCA)。正交變換可以分離信號和噪聲，變換後前幾個頻帶的特征值遠大於後面幾個頻帶的特征值。而且這些波段顯示的地物圖像清晰，集中了地物的大部分光譜信息。後面波段所包含的地物光譜信息依次減少，而噪聲增加(Green，A.A .，Berman，m .，Switzer，p .等人，1988)。Lee J.B等人，1990；楊凱，2003年)。圖4-2-6是第壹區第七波段短波紅外27個波段的MNF正交變換波段圖像:MNF波段1代表整個波段的亮度背景，即光譜背景，在圖像中比其他MNF波段更亮；巖礦地質體的光譜信息集中在2 ~ 6波段，圖像非常清晰，但噪聲也逐漸出現；第七帶的紋理，如空間地形，非常清晰；系統噪聲明顯出現在第7到第9頻段。10波段以後，隨機噪聲很強，幾乎掩蓋了地質體的光譜信息和空間信息。用類似的方法分析了該波段的可見光和近紅外波段，結果表明數據的信號和噪聲是可以分離的。因此，HyMap數據信號和噪聲分布正常，在可見光、近紅外和短波紅外的數據質量良好。
圖4-2-6從噪聲中分離波段光譜信號的MNF變換
4.2.2.5特征光譜的波長探測
成像光譜遙感巖礦地質體是利用從成像光譜數據中提取的巖礦特征光譜信息，直接匹配識別標準巖礦的光譜特征。識別出的特征光譜的波長位置是否正確，將影響巖礦識別和填圖的效果。因此，有必要檢測從成像光譜數據中檢索的準反射率光譜特征數據的波長。探測方法是將已知點的HyMap反射光譜的吸收特征波長位置與光譜分辨率更高的光譜儀測得的同壹點的地物光譜特征進行比較。圖4-2-7(a)是從HyMap成像光譜數據中提取的含絹雲母端元礦物在2000 ~ 2500 φ波段的特征光譜曲線。這三種絹雲母礦物中的Al-OH基團分別位於2220φ(上部)、2210φ(中部)和2195φ(下部)。圖4-2-7(b)在同壹地理位置用光譜分辨率更高的PIMA地面光譜儀測得的絹雲母樣品短波紅外光譜特征曲線表明，絹雲母樣品中的Al-OH基團分別在2218φ(上)、2206φ(中)、2194φ(下)附近有明顯的吸收峰。這三種含Al-OH的絹雲母礦物在地面和空氣中測得的波長差分別為2φ，4φ和1φ。
圖4-2-7三種含絹雲母礦物樣品的HyMap圖像光譜和PIMA光譜的特征波長比較
圖4-2-8(b)是在同壹地理位置(圖4-2-8(a))從航空HyMap成像光譜儀和地面PIMA-II測得的含離子方解石礦物的特征光譜。從這兩條光譜特征曲線來看，航空的反射率曲線略高於地面測試，在2338φ附近有很強的特征吸收谷，基本重疊。因此，認為從HyMap提取的巖礦地質體光譜特征的波長位置最大漂移可能為1 ~ 2φ。
4.2.2.6摘要
通過上述對HyMap影像質量的目視分析、數據信噪比分析、數據穩定性分析、數據的MNF正交變換、提取光譜特征的波長探測分析和飛行品質分析，認為東天山實驗區獲得的HyMap成像光譜數據質量如下:①可見光、近紅外和短波紅外獲得的光譜影像數據中只有4個波段128不能使用；②可見光、近紅外、短波紅外數據信噪比依次降低，可見光約為120，近紅外約為110，短波紅外約為1000 ~ 1800φ，短波紅外約為1900 ~。③通過MNF變換分析，HyMap數據的信號和噪聲分布正常；(4)校準燈數據穩定，數據動態範圍大，高反射率巖礦數據信號不飽和；⑤典型巖石礦物特征光譜提取的最大可能波長移動範圍為1 ~ 2φ。
綜上所述，本次實驗獲得的HyMap成像光譜數據信噪比較高，巖礦地質體圖像清晰，對比度適中；提取的巖礦光譜特征曲線與實測的巖礦光譜曲線接近；數據的光譜信息是可靠的，可用於巖石和礦物制圖。
圖4-2-8航拍HyMap和地面PIMA-ⅱ獲得的含方解石礦物特征光譜對比